鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的常見問題與處理

王宇

摘 要：現(xiàn)階段，我國社會經(jīng)濟(jì)和科技日新月異的飛速發(fā)展，價值人口數(shù)量與日俱增，也帶動了高層建筑的快速發(fā)展。由于建筑物的高度不斷增加，也使得建筑的難度日漸加大，最終使結(jié)構(gòu)體系出現(xiàn)了多樣化的特點。因此，在當(dāng)前時期，建筑企業(yè)中的一項關(guān)鍵性工作就是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，為此，本文對其中存在的一些問題進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的解決方式，以供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土;高層結(jié)構(gòu)設(shè)計;問題;對策

1 引言

高層建筑對結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了較高的要求，而鋼筋混凝土是高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中常用的一種結(jié)構(gòu)方式，能夠有效提高高層建筑結(jié)構(gòu)安全性，并延長其結(jié)構(gòu)的使用壽命。但是目前在高層建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中還存在很多問題，因此要求結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須充分了解鋼筋混凝土材料的性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)體系特點，結(jié)合高層建筑工程的實際情況，合理選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式，并通過科學(xué)合理的設(shè)計手段來提高高層建筑上部以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，為高層建筑的整體結(jié)構(gòu)安全提供可靠的保證，全面提高我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平和質(zhì)量。

2 鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)存的問題

2.1 結(jié)構(gòu)缺乏合理性、性能驗證不足

在設(shè)計高層建筑時，通常要對多種因素進(jìn)行全方面的考慮，在確保結(jié)構(gòu)承載力良好的狀態(tài)下，最大程度降低造價成本，所以要從總體到細(xì)節(jié)上不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)。而所謂的優(yōu)化工作，基本上就是計算分析設(shè)計圖紙中的相關(guān)參數(shù)，并適宜的對墻體厚度進(jìn)行加固，而經(jīng)常會出現(xiàn)對地基承載力具體狀況缺乏考察的狀況。對于高層建筑的抗震能力而言，其規(guī)定了，若發(fā)生中等強(qiáng)度的地震建筑物不會出現(xiàn)高危裂縫，并能經(jīng)修補(bǔ)實現(xiàn)預(yù)期效果，并且高強(qiáng)度地震發(fā)生時，建筑物不會產(chǎn)生坍塌。相對而言，地震出現(xiàn)的概率較小，然而一經(jīng)發(fā)生其毀滅性將不可估測，高層建筑抗震性能也只是在設(shè)計上進(jìn)行了停留，數(shù)據(jù)分析滿足國家要求，然而各施工現(xiàn)場基層土壤礦物組成不同，松軟度也有很大的差異性，由于缺乏驗證，當(dāng)真正危險出現(xiàn)時，很難保證高層建筑的穩(wěn)定性。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新性不足

因高層建筑有很復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，且設(shè)計中會有多種因素影響，想要更好的滿足各種需要，設(shè)計師均執(zhí)行保守方案，其創(chuàng)新精神不足。對于鋼筋混凝土材質(zhì)的墻體來說，結(jié)構(gòu)和承載力存在著密切的聯(lián)系，在設(shè)計剪力墻方案時，需要對國外先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行積極借鑒，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)上加以創(chuàng)新，將承載力不足的問題進(jìn)行有效解決，并進(jìn)一步保證高層建筑的整體結(jié)構(gòu)滿足大眾審美需求，降低造價。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，概念設(shè)計的應(yīng)用也受到許多施工技術(shù)和設(shè)備的制約，使建筑業(yè)的發(fā)展備受阻礙。

2.3 受力分布不均

對于高層建筑而言，其上下層有不同的結(jié)構(gòu)，想要確保自身重力不能破壞建筑物，會將大量的鋼筋混凝土材料應(yīng)用在基層修筑中，實現(xiàn)地層加固的同時對上次進(jìn)行削弱，并能夠降低對地基產(chǎn)生的壓力，并且增強(qiáng)建筑物的承風(fēng)力與地震抗破壞性。在概念設(shè)計中，對轉(zhuǎn)換層占用的空間及其對應(yīng)力平衡的影響未進(jìn)行充分考慮，承重柱滿足承受上部壓力的要求，然而，墻體產(chǎn)生的剪力與內(nèi)應(yīng)力未達(dá)到平衡，使其在水平方向上產(chǎn)生了一定的破壞力。

3 鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

3.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系的合理選擇

在進(jìn)行高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)積極應(yīng)用BIM等先進(jìn)的技術(shù)手段，利用仿真模型來對結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計方案進(jìn)行綜合性的分析評價，優(yōu)化設(shè)計方案，從而提高結(jié)構(gòu)體系選擇的合理性。設(shè)計人員要嚴(yán)格遵守結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，并根據(jù)相關(guān)的規(guī)范要求對鋼筋混凝土材料的選擇以及結(jié)構(gòu)等進(jìn)行認(rèn)真的檢查，并對不合理的地方加以調(diào)整，以完善結(jié)構(gòu)體系設(shè)計方案。當(dāng)高層結(jié)構(gòu)設(shè)計方案初步形成后，設(shè)計部門應(yīng)會同所有相關(guān)部門和人員利用BIM模型來模擬方案內(nèi)容，并綜合各方的意見和建議對設(shè)計方案進(jìn)行全面的評估審核，從而使結(jié)構(gòu)設(shè)計方案能夠滿足各項相關(guān)要求。同時在高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系的選擇中，設(shè)計人員還應(yīng)加強(qiáng)與技術(shù)部門和施工人員的溝通，積極借鑒其施工實踐經(jīng)驗，對設(shè)計方案進(jìn)行完善修改，合理選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)型式和材料的質(zhì)量性能，以確保結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的合理性和可行性，從而增強(qiáng)高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量和水平，為建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全以及經(jīng)濟(jì)性的實現(xiàn)創(chuàng)造良好的前提條件。

3.2 剪力墻設(shè)計

高層建筑建設(shè)工作中應(yīng)當(dāng)采取有力的措施切實減少施工當(dāng)中的難點問題。建筑內(nèi)部布置的過程當(dāng)中，剪力墻是不可忽視的重要構(gòu)件，剪力墻的主要作用促使墻體由彈性砌體轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂云鲶w，可以起到抵御風(fēng)荷載的良好作用。工作人員設(shè)計剪力墻的過程當(dāng)中，需要充分考慮剪力墻布置過程當(dāng)中的管線情況。另外，大多數(shù)高層建筑一般是采用短肢剪力墻，在布置剪力墻個數(shù)時，要切實保障數(shù)量恰到好處，不可過多也不可過少，過多會導(dǎo)致今后維護(hù)工作不方便，同時導(dǎo)致資源和成本的浪費(fèi)，過少則難以達(dá)到設(shè)計相關(guān)要求。

3.3 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

在對梁柱進(jìn)行設(shè)計時，要始終遵循強(qiáng)柱弱梁設(shè)計方式。另外，在設(shè)計過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)切實注意以下要求：（1）遵守設(shè)計規(guī)范，通過合理方式加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計。（2）加強(qiáng)施工材料科學(xué)計算，避免材料的浪費(fèi)。（3）禁止隨意增加上部結(jié)構(gòu)荷載，保障建筑可靠穩(wěn)定。

3.4 抗震設(shè)計

抗震設(shè)計過程之中，相關(guān)的工作人員需要切實減少其中的振型個數(shù)，由于振型個數(shù)和樓層之間呈現(xiàn)出正比例的關(guān)系，因此，在高層建筑設(shè)計的過程中需要對振型個數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制。通常而言，高層建筑層數(shù)比較高，抗震性能則較差。對鋼筋混凝土剪力墻進(jìn)行布置的過程中，要切實保障整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可靠性，同時建筑和建筑之間不能相互連接成為一個整體，這樣的做法主要是避免建筑工程項目結(jié)構(gòu)一旦受到損害就出現(xiàn)連續(xù)坍塌的問題，要切實保障中震可修、小震不壞、大震不倒。

4 結(jié)語

總而言之，在鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常會有很多問題存在，所以，設(shè)計師們要對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，合理的設(shè)計基礎(chǔ)和地基，對上部結(jié)構(gòu)設(shè)計加以優(yōu)化，進(jìn)一步確保能夠提升鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量，最終切實實現(xiàn)建筑物整體耐久性、安全性、穩(wěn)定性的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯和.淺析鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的常見問題[J].城市建筑，2017（3）：46.

[2]占良恩.淺析鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的常見問題[J].建設(shè)科技，2017（4）：83.

[3]周世航.淺談高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在問題及解決對策[J].廣西城鎮(zhèn)建設(shè)，2013（5）：80-82.